碳纳米管_化学修饰电极_碳纳米管的功能化

1,2萘醌修饰的碳纳米管对β烟酰胺腺嘌呤二核苷酸电化学氧化的催化作用

http://www.100md.com 《分析化学》 2006年第12期

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     摘要将具有电活性的1,2萘醌(1,2naphthoquinone，Nq)分子修饰到碳纳米管(CNT)表面形成NqCNT纳米复合体，用紫外可见(UVVis)和红外光谱等方法对NqCNT进行了表征，结果表明Nq不仅能快速、有效地修饰到CNT表面，而且还能有效地改善CNT在水溶液中的分散性能。循环伏安结果显示，与GC电极相比，CNT能显著提高Nq的氧化还原峰电流，其伏安曲线上表现出一对几乎对称的氧化还原峰，式量电位E0′几乎不随扫速而变化。进一步的实验结果表明，Nq和CNT对β烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的电化学氧化具有协同催化作用，与CNT或Nq相比，NqCNT具有较高的电催化活性，能使其氧化过电位降低超过510 mV。本研究对碳纳米管功能化方法具有简单、电极制作容易以及催化效率高等优点。

    关键词碳纳米管，化学修饰电极，碳纳米管的功能化，电催化， β烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

     1 引言

    碳纳米管(CNT)以其具有独特的物理化学性能而备受重视[1~3]。随着CNT制备和纯化技术的成熟和完善，人们已越来越重视开发其应用研究，如被用来作为燃料电池电极催化剂的载体以及固定生物蛋白质或酶用于生物电化学传感器等[3~7]。但一般情况下，CNT在大部分溶剂中很难分散，这严重影响了它的应用研究和应用范围，为了使CNT在一般常见溶剂中能具有很好的分散性能，开展对其表面修饰或功能化的研究是非常重要和必要的[8]。对CNT进行修饰的常用方法之一是共价键合法[9，10]，用该方法可以将一些有机分子[11]、生物分子[12]和无机纳米颗粒等[13]修饰到CNT表面，但该方法一般需要先将CNT用强氧化性酸，如浓H2SO4、浓HNO3等处理[14]，使其表面生成能与其它分子形成共价键的含氧基团(如COOH等)；或需将CNT与具有强化学反应活性的分子反应[15]，这些步骤不仅容易破坏CNT表面碳原子的sp2杂化结构，而且操作复杂，耗时较多。对CNT表面进行修饰的另一常用方法是物理吸附或包裹法[16，17]，它具有修饰条件比较温和、效率高以及费时少等优点，已用这种方法将一些气体分子[1]、染料分子[17，18]和一些聚合物[19](如Nafion等)修饰到CNT表面。本研究将1,2萘醌(Nq)通过吸附的方法修饰到CNT表面，并用谱学方法对其进行表征。结果表明，修饰Nq的CNT(NqCNT)不仅能有效地改善CNT在水溶液中的分散性能，而且Nq和CNT对NADH的电化学氧化具有协同催化作用，能使NADH的氧化过电位降低510 mV(与裸GC电极相比) ......

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